淺談智能耐張線夾在輸電線路中的應用

顧 莉 曹偉偉 陸桂來

（中國能源建設集團南京線路器材有限公司，江蘇南京210037）

1 項目背景

自20世紀90年代始，國內(nèi)一些高校和科研院所陸續(xù)開展輸電在線監(jiān)測技術的研究，并在2000年之后研發(fā)了具有完整功能的輸電線路在線監(jiān)測技術。特別是在2008年南方冰災事故之后，國內(nèi)對在線監(jiān)測技術愈發(fā)重視，增加了技術投入，促進了在線監(jiān)測技術的迅速發(fā)展，目前已實現(xiàn)對輸電線路通道環(huán)境、溫度、濕度、風速、風向、泄漏電流、覆冰、導線溫度、風偏、弧垂、舞動、絕緣子污穢、周圍施工情況、桿塔傾斜等參數(shù)進行實時監(jiān)測。

隨著我國電力行業(yè)的快速發(fā)展，一批批高壓、特高壓線路陸續(xù)建設投運，電壓等級高、線路錯綜復雜，對線路的安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性提出了更高要求，尤其是跨越江河、跨越高壓線路、跨越鐵路等“三跨”工程和運行環(huán)境惡劣的輸電線路工程。

我國國家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司均適應“云大物移智”需求，提出了大力推進智能電網(wǎng)建設。智能電網(wǎng)建設貫穿電力系統(tǒng)發(fā)、輸、配、用各個環(huán)節(jié)，通過構筑開放、多元、互動、高效的能源供給和服務平臺，實現(xiàn)電力生產(chǎn)、輸送、消費各環(huán)節(jié)的信息流、能量流及業(yè)務流的貫通。因此，輸電線路中電力金具的智能化是未來發(fā)展的必然趨勢。

2 智能化耐張線夾的需求

經(jīng)過對輸電線路運維單位的調(diào)研走訪，了解到輸電線路運維過程中存在各種線路問題，發(fā)現(xiàn)對金具的智能監(jiān)測需求越來越迫切。在輸電線路運行狀態(tài)中，耐張線夾是一個關鍵金具，既要承受絞線的全部拉力，又要作為導體長期起到導流作用[1-2]，若施工時存在壓接瑕疵，線路運行后，其局部位置極有可能在一定時間后達到疲勞極限，處于即將損壞的狀態(tài)。而在常規(guī)的線路巡檢過程中，無法從外觀判斷耐張線夾內(nèi)部出現(xiàn)的問題，因此，經(jīng)常出現(xiàn)由耐張線夾引起的線路運行故障。

所以，需要將傳統(tǒng)的耐張線夾與感知元件、通信元件結合起來，形成一種智能化耐張線夾，對提高線路的安全運行起到至關重要的作用。

3 具有在線測溫功能的耐張線夾

壓縮型耐張線夾[1]是目前輸電線路中最常見的結構樣式，如圖1所示，通常由本體、鋼錨、引流線夾及緊固件組成，施工時，鋼錨先與導線按照設計要求完成壓接，然后本體再分別與導線、鋼錨完成壓接，從而實現(xiàn)耐張線夾對導線的錨固或拉線功能，并將導線上電流引到本體上。本體引流板與引流線夾引流板之間利用螺栓緊固連接，實現(xiàn)過電流功能。作為導電體的耐張線夾，在額定電壓下長期通過最大允許電流時，線夾的溫升應不大于被安裝導線的溫升[3-4]。

圖1 傳統(tǒng)耐張線夾樣式

耐張線夾在輸電線路中運行時，時刻處于振動狀態(tài)，常年運行下來，本體與引流線夾間緊固件的螺紋連接可能會有松動，導致兩個過流接觸面間的壓力不足，無法滿足通流量要求而產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象；亦或是本體與導線間施工時存在未發(fā)現(xiàn)的壓接缺陷，運行一段時間后導致壓接面松動產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象。因此，可在易發(fā)熱部位設計測溫結構，如圖2所示，利用在線測溫系統(tǒng)來監(jiān)測關鍵點的溫度，進而判斷耐張線夾的在線運行狀態(tài)。

圖2 耐張線夾測溫點位置

在線測溫耐張線夾包括耐張線夾、測溫傳感器、數(shù)據(jù)接收網(wǎng)關、后臺服務器、工作主機和單兵控制平板等。測溫傳感器直接采集耐張線夾關鍵點的溫度數(shù)據(jù)，再通過無線數(shù)據(jù)傳輸模式將所采集的數(shù)據(jù)按照預設控制指令傳輸?shù)綌?shù)據(jù)網(wǎng)關，數(shù)據(jù)網(wǎng)關將接收到的數(shù)據(jù)傳送到后臺服務器，后臺服務器對數(shù)據(jù)進行分析，將分析結果匯總成圖表或其他形式，并對異常狀態(tài)進行定位和報警，再將狀態(tài)信息推送給工作主機，運檢部門根據(jù)狀態(tài)信息安排維護檢修工作。另外，現(xiàn)場檢修人員可通過攜帶的單兵控制平板與數(shù)據(jù)網(wǎng)關建立連接通道，讀取相關耐張線夾的測溫點溫度數(shù)據(jù)。

4 具有在線測力功能的耐張線夾

耐張線夾將導線或避雷線固定在非直線桿塔的耐張絕緣子串上，要承受導線或避雷線的全部張力。架空輸電線路用壓縮型耐張線夾對絞線的握力不小于計算拉斷力的95%[4]，滿足輸電線路運行時的握力需求。但是，在惡劣氣候條件下，如絞線覆冰嚴重或?qū)Ь€大幅度舞動時，絞線對耐張線夾的張力大幅增加，嚴重時會影響桿塔的安全性。我們可通過在線監(jiān)測耐張線夾的受力情況分析絞線、耐張絕緣子串或桿塔的實時受力狀態(tài)，達到預警值時及時采取措施，保障輸電線路的安全運行。

在線測力耐張線夾系統(tǒng)可實時監(jiān)測運行中的耐張線夾的受力情況，主要由具有測力功能的耐張線夾、無線接收網(wǎng)關、后臺服務器、顯示終端等組成。系統(tǒng)將測力元件布置在耐張線夾上，并將監(jiān)測到的參數(shù)發(fā)送到無線接收網(wǎng)關，無線接收網(wǎng)關再將數(shù)據(jù)傳送到后臺服務器。后臺服務器對拉力數(shù)據(jù)進行綜合計算，分析耐張線夾的運行狀態(tài)，以圖表或其他形式顯示于運檢部門的顯示終端，并實時顯示異常報警信息。系統(tǒng)協(xié)助運維人員及時發(fā)現(xiàn)隱患，精確定位缺陷的位置，采取有效應對措施，減少線路運行故障的發(fā)生。

5 結語

耐張線夾智能化是未來發(fā)展的必然趨勢，根據(jù)輸電線路的發(fā)展需求，耐張線夾可具有測溫、測力或其他更多的在線監(jiān)測功能。同時，還會有更多的電力金具加入智能化的隊伍。智能電網(wǎng)的發(fā)展，將更進一步推進智能電網(wǎng)全域互聯(lián)、數(shù)據(jù)共享、全程管控的架構升級，通過全面覆蓋、實時聯(lián)通的物聯(lián)網(wǎng)平臺，提升生產(chǎn)調(diào)度全面感知能力，支撐智能電網(wǎng)穩(wěn)定高效、安全可靠運行；通過上層的應用分析，有效提升電網(wǎng)運行能力和運行水平。